油气田CO2腐蚀研究概况

夏巍巍（华东油气分公司工程院，江苏　南京　210031）

油气田CO2腐蚀研究概况

夏巍巍（华东油气分公司工程院，江苏南京210031）

随着油气田的不断开发，开发生产过程中因CO2的影响而导致管材发生严重腐蚀，引起了广泛的关注。为了进一步了解CO2腐蚀的规律和特征，通过大量文献调研，针对开发生产过程中CO2腐蚀，阐述了油气田开发过程中CO2腐蚀情况，介绍了含CO2管材腐蚀机理和影响因素。

CO2腐蚀；腐蚀机理；影响因素

1　油气田开发过程中CO2腐蚀概况

油气田开发过程中，设备及管道的腐蚀可形成全面均匀腐蚀或局部腐蚀。形成全面腐蚀时，钢材全部或大部分面积上受到均匀的破坏；而局部腐蚀时，钢材表面局部发生严重腐蚀，而其他部分没有腐蚀或只发生轻微腐蚀。不同类型的局部腐蚀形态不同，如点蚀，蜂窝状腐蚀、台地浸蚀和流动诱发局部腐蚀四种。实际观察表明，油气田开发过程中的腐蚀基本特征是局部腐蚀，但均匀腐蚀现象也很常见，且往往伴随着严重的局部腐蚀。

2　CO2腐蚀机理

碳钢在高温高压CO2多相流介质中的腐蚀过程比较复杂。De·Waaed与Millians认为在CO2水溶液中的阳极过程按照下面的机理来进行：

对于阴极反应过程，主要有以下的两种反应：

（1）非催化离子的阴极还原

（2）表面吸附CO2的氧离子催化还原反应

Nesic认为在酸性溶液中（pH＜4）阴极是以氢离子的还原为主，在中性和碱性溶液中（pH＞4）以碳酸和碳酸氢根为主，而在高过电位环境中则以水分子的还原占主导。但对于局部腐蚀机理则缺少深入的研究。

万里平认为CO2的腐蚀在实质上是局部腐蚀，在钢铁表面不同区域，腐蚀产物FeCO3（或结垢物）的覆盖度不同，从而形成了具有很强自催化特性的腐蚀电偶电池，造成CO2的局部腐蚀。

3　CO2腐蚀的影响因素

3.1温度的影响

研究表明温度是CO2腐蚀的重要参数，腐蚀速率受温度的影响很大，随着温度不断升高，腐蚀速率会不断升高，后出现峰值，但由于影响因素的不同，使得峰值的出现位置不同。

根据温度对腐蚀特性的影响，把铁的腐蚀分为了三类：

温度（T）＜60℃60℃-150℃＞150℃腐蚀产物膜FeCO3FeCO3FeCO3和Fe3O4特点疏松疏松致密腐蚀类型均匀腐蚀局部腐蚀均匀腐蚀腐蚀速率较高高低

3.2CO2分压的影响

CO2分压对腐蚀速率具有决定性的影响，随着CO2分压的增大，腐蚀速率也会随之增大，并达到腐蚀速率的峰值，并且随着影响因素的改变，峰值会随之发生移动。CO2分压是系统总压力和CO2摩尔分数的乘积，这也是系统压力增发会加速CO2腐蚀的原因。

3.3流速的影响

流速大小对CO2腐蚀速率的影响不容忽视。有研究表明在随着流体速度的增大，导致溶液和其相接触的金属表面存在较高的质量转移，从而增加了腐蚀类型和腐蚀产物的动能。流体的流苏越高，碳钢腐蚀的速度就会越大。

3.4介质组成的影响

流体介质中的诸多离子的存在会影响碳钢表面腐蚀产物的形成和类别，进一步影响腐蚀速率。Cl-是影响比较严重的一种离子，由于氯离子会进入并穿透保护膜，从而导致腐蚀产物膜的稳定性变差，最终导致腐蚀速率的增大。

4　结语

随着石油天然气行业的飞速发展，现如今油田的使用设备均受到不同程度的腐蚀，其中大部分由溶液中溶有CO2气体引起的。因此，针对进行CO2防腐设计时应着重考虑材质、温度、CO2分压及经济性的影响，从技术、经济两方面考虑，有针对性的使用防腐措施，达到最优的防腐效果。

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夏巍巍（1987-），男，助理工程师，主要研究方向为油田助剂检测。